交流阻抗及解析课件

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电化学阻抗谱分析PPT课件

电化学阻抗谱分析PPT课件
引言
• 定义
以小振幅的正弦波电势(或电流)为扰动信 号,使电极系统产生近似线性关系的响应, 测量电极系统在很宽频率范围的阻抗谱,以 此来研究电极系统的方法就是电化学阻抗法 (AC Impedance),现称为电化学阻抗谱。
哈尔滨工业大学(威海)
引言
• 定义
G
X
Y
G=Y/X
对于一个稳定的线性系统M,如以一个角频 率为ω的正弦波电信号X(电压或电流)输入 该系统,相应的从该系统输出一个角频率为 ω的正弦波电信号Y(电流或电压),此时电 极系统的频响函数G就是电化学阻抗。
在腐蚀科学研究中的应用
以小振幅的正弦波电势(或电流)为扰动信号,使电极系统产生近似线性关系的响应,测量电极系统在很宽频率范围的阻抗谱,以此
元件外面的括号总数为奇数时,该元件的第一层运 来研究电极系统的方法就是电化学阻抗法(AC Impedance),现称为电化学阻抗谱。
一般认为,出现这种半圆向下压扁的现象,亦即通常说的阻抗半圆旋转现象的原因与电极/电解液界面性质的不均匀性有关。
哈尔滨工业大学(威海)
6.1 有关复数和电工学知识-复数
1 复数的概念
(1)复数的模
Z Z '2 Z ''2
(2)复数的辐角(即相位角)
arctg Z ''
Z'
哈尔滨工业大学(威海)
6.1 有关复数和电工学知识-复数
(3)虚数单位乘方
j 1 j2 1 j3 j
(4)共轭复数
Z Z ' jZ '' Z Z ' jZ ''
6·3平面电极的有限层扩散阻 抗(等效元件0) 6·4平面电极的阻挡层扩散阻 抗(等效元件T) 6·5球形电极W

交流阻抗技术-PPT课件

交流阻抗技术-PPT课件

i
∴交流阻抗又称为电化学阻抗谱(缩写为electrochemical impedance spectroscopy, EIS)交流阻抗法又称为电化学阻 3 抗谱方法。
当交流电频率不一样、极化性质不同响应的复数平面图 也就不一样,Nyquist图不同。
Y虚部
高频
B
低频
RL
A
Rr 2
C
X实部
Zi
扰动信号
③电阻,电容串联电路的交流阻抗
交流电压 V 加到 R s 与电容 C s 串联的电路上,会有一 交流电流这时有:
~ ~ ~ V V V R C S S
1 V IR S I jw C S
9
纯电阻上的阻抗 R s 就是电阻 R s ,而纯电容上的容 2 1 w 抗为 ( 为角频率,w2 f T jwC S f 为频率,T为周期)
1 ~ ~ V I (R ) S jwC S
R s C S 串联电路的阻抗:
~ V 1 Z~R S jwC I S
1 Z RS jwC S
(6-2)
10
∴(6-2)式就是 R s 与 C s 串联电路的阻抗表达式,它表示
i、R、C串联电路的总阻抗等于R、C各部分阻抗之和;
ii、(6-2)式也可写为:
Z Zmej ii、指数形式: 相位角,也叫幅角。
iii、三角函数表示式:
Z m 称为复数的模, 叫复数的
Z Z (cos j sin ) m
7
②阻抗表达式的指数形式
正弦波电压(或电流)是一个交变的信号,是一个复数,
根据复数的指数形式,
~ j 1 交流电压: V V e m ~ 2 ej 交流电流: I Im

《导线阻抗计算》课件

《导线阻抗计算》课件

确保电源断开
在进行导线阻抗计算之前,必须 确保相关电路的电源已经断开, 以避免电击危险。
穿戴防护装备
为防止意外触电或短路造成的伤 害,计算时应穿戴绝缘手套和护 目镜等防护装备。
环境安全检查
在计算过程中,应确保工作区域 没有其他导电体或金属物品,以 减少意外发生。
精度要求和误差分析
选择合适的测量仪器
详细描述
在导线阻抗的测量中,选择合适的测量仪 器非常重要。需要根据测量需求选择合适 的电压表、电流表和电源设备,并确保仪 器精度高、稳定性好。同时,正确使用测 量仪器也是保证测量准确性的关键,需遵 循操作规程,避免误差和干扰。
04 导线阻抗与电路性能的关 系
阻抗对电路效率的影响
阻抗是电路中电阻、电感、电容等元件对电流的阻碍作用,它对电路效率有着显著 影响。
结果运用
02
03
结果记录与报告
根据计算结果,优化导线的设计 和布局,提高系统的稳定性和可 靠性。
将计算过程和结果详细记录,并 撰写报告,为后续工作提供参考 和依据。
家用电器的阻抗计算有助于优化电器 性能和节能。
VS
在家用电器中,阻抗的计算对于优化 电器性能和节能具有重要意义。电器 的阻抗会影响其工作电流和电压,从 而影响其性能和能耗。通过合理的阻 抗计算和匹配,可以优化电器的工作 状态,提高其能效比,降低能耗,延 长使用寿命。
06 导线阻抗计算的注意事项
安全注意事项
导线阻抗的修正
修正因素
分析影响导线阻抗的各种因素,如温度、湿度、气压等。
修正方法
介绍如何根据修正因素对导线阻抗进行修正,以确保计算结果的准确性。
03 导线阻抗的测量方法
直流法
总结词

交流阻抗及解析PPT培训课件

交流阻抗及解析PPT培训课件

解决方法:尊重文化差异,了解和适 应对方的文化背景和价值观,通过跨 文化培训和学习提高跨文化沟通能力。
文化差异可能导致交流的一方无法理 解另一方的文化内涵和价值观,从而 产生交流阻抗。
04
如何解析交流阻抗
倾听技巧
倾听是解析交流阻抗的基础,通 过认真倾听对方的意见和想法, 可以更好地理解对方的立场和需
详细描述
一家银行在推广新业务时,遇到客户不信任和抵触的情况。经过调查,发现客户对银行的不信任来源 于之前的负面经验和对新业务的不了解。银行通过加强客户教育、提供详细解释和建立客户反馈机制 ,逐渐消除了客户的疑虑,业务得以顺利推广。
案例三:家庭沟通中的阻抗解析
总结词
家庭沟通中的阻抗通常表现为情绪化、缺乏倾听和理解等现象。
详细描述
在一家大型企业中,市场部与销售部之间存在沟通障碍,导致市场宣传与销售业绩不匹配。经过深入调查,发现 两个部门之间存在信息传递不及时、互相不信任和职责不明确等问题。通过加强沟通、明确职责和建立协作机制, 最终解决了问题。
案例二:与客户沟通中的阻抗解析
总结词
客户沟通中的阻抗表现为不信任、不配合和反馈不及时等现象。
在询问过程中,要注意语气、用词和方式,避免让对方感到不适或反感。
询问时还要注意引导对方表达自己的观点和需求,以便更好地解析交流 阻抗。
反馈技巧
在反馈过程中,要注意用词和语气,避免让对方感到 攻击或不满。
反馈是解析交流阻抗的重要环节,通过及时的反馈, 可以让对方了解自己的想法和需求,促进双方之间的 沟通和理解。
交叉学科融合
交流阻抗分析技术涉及到多个学科领 域,如物理学、电子工程、材料科学 等。未来需要加强学科交叉融合,推 动相关领域的技术创新和应用拓展。 例如,将交流阻抗分析技术与人工智 能、机器学习等先进技术相结合,实 现更加智能化、自动化的电路故障诊 断和性能预测。

阻抗培训教材PPT课件

阻抗培训教材PPT课件
影响特性阻抗主要因素
介质厚度:---参考
特性阻抗值随介质厚度的增加而增大,即使在相同介质厚度和材料下,微带线结构的设计比带状线设计具有较高的特性阻抗值,一般大20-40 。因此,对于高频和高速数字信号传输大多采用微带线结构设计。---参考!
影响特性阻抗主要因素
*
*
导线厚度依导体所要求的载流量以及允许的温升而确定。 导线厚度等于铜箔厚度加上镀层厚度。 导线厚度主要受以下一些因素的影响:
CITS25
Si6000
特性阻抗计算软件
内层酸蚀 线宽的控制:据《批量管制卡》要求,每批板件进行首板试蚀,对首板有阻抗要求的线按设计的公差进行测量,合格再批量生产。 尽量保持匀速的蚀刻速率,降低各参数的波动范围,提高蚀刻均匀性和蚀刻因子。
评价蚀刻速率的好坏可以用蚀刻因子来进行评价: F=W/d F:蚀刻因子; d:单边侧蚀量。W:铜箔厚度 蚀刻因子越大,说明蚀刻液的侧蚀越小,有利于控制精细导线的完整性、均匀性。
其计算公式:
影响特性阻抗主要因素
例二:带状线 带状线是指镶嵌在两个交流地层间的薄细导线,与微带线比较,每层电路与地层的电子耦合更近,电流间的串扰会更低。
式中: Z0-----导线的特性阻抗 r------绝缘材料的介电常数 h------导线与基准面之间的介质厚度 w-----导线的宽度 t------导线的厚度
影响特性阻抗主要因素--介电常数
混压材料:---参考 混压材料各组分会保留各自的电性能,此时的总体相对介电常数不可以根据各自的体积比进行计算。 层间微带线及差分线: εr =(ε1×T2+ε2×T1)/(T1+T2) 表面微带线及差分线: εr =(T1+T2) ×ε1×ε2/(ε2×T1+ε1×T2) (其中ε1、T1为某种组分材料的介电常数及其厚度)

最新交流阻抗测试方法.ppt课件

最新交流阻抗测试方法.ppt课件

刊印在《 Electrochimica Acta 》上的1篇文章 (IF:2.955).
刊印在《Solid State Sciences 》的1篇文章(IF:1.752)
刊印在《Journal of Electroanalytical Chemistry》 的1篇文章(IF:2.5)
思考题
1.如何设计可突出研究电极进行交流阻抗测量? 测量溶液电导、电极/溶液界面电容有何要求?
第7章完
第 六
第一节 信用及其功能 一、信用的产生及形式
• RC串联电路的阻抗谱
lg Z = - lgω- lgCd
lg Z
斜率= -1
ω※ =1/Rl·Cd
时间常数
lgRl 低频
高频
φ
π/2
π/4
特征频率ω※
lgω※
lgω
四、浓差极化可以忽略时由R和L组成的电路
L Rl
-jB
Rl
0
0
ω
Rp
Rl + Rp/2

Rl + Rp
A
ω
Rl —(Rp/L)串并联电路的Nyquist图
- 1/ωC
即 (A=0,B= -1/ωC,φ=π/2,tgφ=∞ )
lg Z lg R RA lg Z
A
φ=0 lg f
φ=π/2 lg f
3) 电感L
L
-jB
Z= j·ωL =0+ j·ωL
即 (A=0,B= ωL,φ=-π/2,tgφ=-∞ ) ωL
lg Z φ=-π/2
A
lg f
Nyquist图 Bode图
• 由于使用小幅度对称交流电对电极极化,当频率足够高时, 以致每半周期所持续的时间很短,不致引起严重的浓差极 化及表面状态变化。而且在电极上交替地出现阳极过程的 阴极过程,即使测量讯号长时间作用于电解池,也不会导 致极化现阶段象的积累性发展。因此这种方法具有暂态法 的某些特点,常称为“暂稳态法”。“暂态”是指每半周 期内有暂态过程的特点,“稳态”是指电极过程老是进行 稳定的周期性的变化。

交流阻抗分析和扩散系数分析 ppt课件

交流阻抗分析和扩散系数分析  ppt课件

w (ZRe

Rp )2 2

Z
2 Im

Rp*
4
化解:
( Z Re
Rp 2)2Z2 Im
Rp2 4
Rp
设为求在出w*半C,则p圆。在的半最圆高上点确(定tRgp及 ZZwRIme*之wR后pC,p 可1)根对据应的Cp角频w*率1Rp
电极系统的交流阻抗
电解池是一个相当复杂的体系,其中进行着电量的转移、化
交流阻抗分析和扩散系数分析
交流阻抗测试分析介绍
电化学阻抗法是电化学测量的重要方法之一 。以小振幅的正弦波电势(或电流)为扰动信号 ,使电极系统产生近似线性关系的响应,测量 电极系统在很宽频率范围的阻抗谱,以此来研 究电极系统的方法就是电化学阻抗谱
(Electrochemical Impedance Spectroscopy —— EIS),又称交流阻抗法(AC Impedance)。电极过 程模拟为由电阻与电容串、并联组成的等效电 路,并通过阻抗图谱测得各元件的大小,来分 析电化学系统的结构和电极过程的性质等。
Faraday阻抗。Cd和Faraday阻抗的并联值称为界面阻抗。
电极系统的交流阻抗
POTENTIOSTAT
GALVANOSTAT
A
H
I
Diff.
ampl.
s
CE RE
WE
G
B
E
C
D
F
+++++-
+++++-
电极过程示意图
电为了极测系量统研的究电交极流的阻双抗电层电容和Faraday阻抗,可创造条件
子活度等状态变量的函数。如果电极反应是电化学控制,则通过交流电时

第三章交流电路优秀课件

第三章交流电路优秀课件


U
220
45V?
42si(nωt30)A ?
2
有效值
j45
U m22e405V ?
瞬时值
4.已知:
U 10 015V
2.已知: I1060A U10V 0?负号
? i1s0i(n ω t60 )A ? 最大值
U 100ej15V
例1: 将 u1、u2 用相量表示
u 1 2 2 02sin(ω t 2 0 )V
A a j b r co jr si n r e jψ rψ
相量: 表示正弦量的复数称相量
设正弦量: uU m si(ω ntψ )
相量表示:
U Ujψ eUψ相量的模=正弦量的有效值
相量辐角=正弦量的初相角
电压的有效值相量
或:U mU m ejψU mψ相相量量辐的角模==正正弦弦量量的的初最相大角值
iIm sin(ω tψ 2)
(t 1 ) (t 2 )
ψ1 ψ2
ui u i
若 ψ1ψ20
O
电压超前电流
ωt
ψ1ψ20
电流超前电压
ui i
u
O

ωt
电压与ψ 电1 流ψ 同2相0
ui u
i
O
ωt
ψ 1ψ 290
电流超前电压90
ui u i
O
ωt
90°
ψ1ψ2180
电压与电流反相
ui u i
O
ωt
3.2 正弦量的相量表示法
1.正弦量的表示方法
u
波形图
O
ωt
瞬时值表达式 uU m si n t ()
相量 U Uψ
必须 小写

阻抗测量优秀课件

阻抗测量优秀课件

2)标准电容器
蔽罩 极板
端子1 水晶
接地端
端子2
(a)构造
端子1
接地端 端子2
(b)外观
图6-9 无损耗空气电容器
电感标准
1)标准概况 采用标称值为1μH-10000H的标准电感器作
为标准电感量具。标准电感量具分成0.01级、 0.02级、0.05级 、0.1级、0.2级、0.5级和 1.0级,对应的级别指数a为0.01,0.02,0.05, 0.1,0.2,0.5和1.0,对应的最大允许误差δ 和年稳定度γ为a%。
2)替代法测电感 ①并联替代法

L
Cs
号 源
V
Lx
并联替代法测量电感的原理图
1 L
4
2
f
2Cs1
1 Lx
1 L
4 2 f
2Cs2
Lx
4 2
f
1 2 (Cs2
Cs1)
② 串联替代法
Lx
L
Cs
V
串联替代法测电感
L 1
4 2 f 2Cs1
Lx
L
4
2
1 f 2Cs2
Lx
Cs1
4 2 f
Cs2 2Cs1Cs 2
插入温度表
电流端子
电压端子
电流端子 电压端子 电流端子

无感线圈的

锰铜电阻线

(a) 构造
(b) 外观
图6-8 标准电阻器
电容标准
1)标准概况 标准电容器分为三等。一等和二等标准电容量具采 用标称值分别为1PF,10PF,100pF和1000PF的标准 电容器。它们的差别在不确定度和年稳定度。 三等标准电容量具采用标称值为10-4PF-1F的标准电 容器。

交流阻抗及解析ppt课件

交流阻抗及解析ppt课件

虚部相等,即 ,所以 1 RL Cd
1 RLCd
1
• 特征频率 * 的倒数 * 称为复合元件的时间常数
(time constant),用
表示,即
1 *
RLCd
• 特征频率可从图上求得,即所以等式的左边表
示高频端是一条水平线,右边表示低频端是一
条斜率为-1的直线,两直线的延长线的交点所对 应的频率就是(图6-9)。有了,就可以用式( 6-28)求得双电层电容Cd。
表面状态变量对阻抗的贡献,所以Rp 即为电荷传递电阻 。也就是说,我 们可以从复平面上的高频半圆求得电荷传递电阻Rct 。
溶液电阻可以忽略时电化学极化的电化学阻抗谱
• Bode图 1. lg Z lg 图
Z
Z 2 Z 2
Rp2 1 (RpCd )2 2
(Rp2Cd )2 1 (RpCd )2
lg Z lg Rp lg lg Rp lg Cd lg lg Cd
从图中可以看出,这是一条斜率为-1的直线。
2. lg 图
Rp2Cd
arctan Z arctan 1 (RpCd )2
Z
Rp
arctan RpCd
1 (RpCd )2
溶液电阻可以忽略时电化学极化的电化学阻抗谱
阻抗概念与表示方法
概念:正弦交流电可用矢量或复数表示,因 为欧姆定律普遍形式为:
阻抗的模:
iZ
Z R2 X 2
阻抗的幅角:
tan1 X
R
阻抗的表示方法
• 复数形式:
Z R jX
• 复平面图
-X
Z
• 三角函数形式
Z
Z Z cos j Z sin
• 指数形式:

交流阻抗分析全解ppt课件

交流阻抗分析全解ppt课件

为的正弦电流信号,此时,频响函数G()就称之为系统
M的导纳(admittance), 用Y表示。
阻抗和导纳统称为阻纳(immittance), 用G表示。阻抗和 导纳互为倒数关系,Z=1/Y。
4
交流电压的几种数学表示式 正弦波交流电电压随时间作正弦波变化的表示
式:
V Vmsin wt 交流电压作为矢量在复数平面中可以表示为:
1 1
1/2 (1
j)
Z

R

1
jCd
1 Rct
Nyquist 图为半圆
电荷传递过程为控制步 骤时等效电路的阻抗
19
电荷传递和扩散过程混合控制的交流阻抗
电极过程由电荷 传递和扩散过程 共同控制时,其 Nyquist图是由高 频区的一个半圆 和低频区的一条 45度的直线构成。
s
+-
+-
+-
+-
+-
CE RE
WE
G
B
E
C
D
F
+++++-
电极过程示意图
13
电极系统的交流阻抗 为了测量研究电极的双电层电容和Faraday阻抗,可创造条件
使辅助电极的界面电阻忽略不计。如果辅助电极上不发生电 化学反应,即ZF’非常大,并且辅助电极的面积远远大于研究 电极,那么辅助电极的电容也可以忽略。
Y=G()X
3
交流阻抗测试分析介绍

Y/X=G()
如果X为角频率为的正弦波电流信号,则Y即为角频率也
为的正弦电势信号,此时,传输函数G()也是频率的函
数,称为频响函数,这个频响函数就称之为系统M的阻抗

电路课件第8章阻抗与导纳

电路课件第8章阻抗与导纳

并联电路的阻抗
在并联电路中,总阻抗的 倒数等于各元件阻抗的倒 数之和。
复杂电路的阻抗
对于复杂电路,需要先进 行等效变换,将电路化简 为串联或并联形式,再利 用相应的方法计算阻抗。
03
导纳的计算
导纳的公式
总结词
导纳是阻抗的倒数,其计算公式为 Y=1/Z。
详细描述
导纳是电路中元件对电流的导纳能力 ,表示为Y,其计算公式为Y=1/Z, 其中Z是阻抗。导纳的单位是西门子 (S),阻抗的单位是欧姆(Ω)。
详细描述
阻抗(Z)和导纳(Y)之间的关系可以用 数学公式表示为Z=1/Y或Y=1/Z。这意味着 在复平面内,阻抗和导纳的实部和虚部互为 倒数,且共轭存在。这种关系在交流电路的 分析中尤为重要,特别是在分析正弦稳态电 路时。通过阻抗和导纳的关系,可以方便地
计算出电路的电压、电流、功率等参数。
2
阻抗的计算
需求进行选择和设计。
在设计滤波器时,阻抗和导纳的大小会影响滤波器的传递函数、截止频 率、通带和阻带的性能等。通过调整阻抗和导纳的大小,可以实现不同 性能指标的滤波器。
在放大器中的应用
在放大器的输入和输出端,阻抗和导纳的大小会影响 信号的传输和处理。通过合理选择阻抗和导纳的值, 可以优化放大器的增益、带宽、噪声等性能指标。
04
阻抗与导纳的应用
在交流电路中的应用
阻抗和导纳是交流电路中非常重要的概 念,它们决定了电路的工作状态和性能 。通过合理选择阻抗和导纳,可以优化
电路的功率传输和信号处理能力。
在交流电路中,阻抗表现为对交流电的 阻碍作用,而导纳则表现为对交流电的 导通作用。通过调整阻抗和导纳的大小 ,可以实现对交流电的滤波、整形、平
衡等处理。
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• 在对不可逆电极过程进行测量时,要近似 地满足稳定性条件也往往是很困难的。这 种情况在使用频率域的方法进行阻抗测量 时尤为严重,因为用频率域的方法测量阻 抗的低频数据往往很费时间,有时可长达 几小时。这么长的时间中,电极系统的表 面状态就可能发生较大的变化 。
19
电化学阻抗谱表示方法
• Nyquist图:以 Z 为纵轴,以 Z 为横轴来表示复数 阻抗的图叫电化学阻抗的复平面图,在电化学中 常称为Nyquist图,也叫Sluyters图 。
arctanCd arctan 1
RL
RLCd
讨论: (1)低频区
1
limarctan Cd arctan
0
RL
所以,
2
即低频时其相位角等于
2
27
理想极化电极的电化学阻抗谱
• Bode图
28
理想极化电极的电化学阻抗谱
3.时间常数
当 处于高频和低频之间时,有一个特征频率 *
,在这个特征频率,RL和Cd的复数阻抗的实部和
6-28)求得双电层电容Cd。
29
溶液电阻可以忽略时电化学极化的电化学阻抗谱
等效电路
Cd
导纳
A
B
Rp
1 YY R pY C d R pj
C d1jR C pdR p
30
溶液电阻可以忽略时电化学极化的电化学阻抗谱 YY R pY C dR 1 pjC d1jR C pdR p
阻抗
ZY 1 1 jR C pdR p(1 jR C p(d 1 R p) j(1 C djR p C )dR p)
从图中可以看出,这是一条斜率为-1的直线。
2. lg 图
Rp2Cd
arctanZ
Z
arctan1(RpCd)2
Rp
arctanRpCd
1(RpCd)2
35
溶液电阻可以忽略时电化学极化的电化学阻抗谱
讨论: (1) 低频区。
li m 0arctanR pC darctan0 所以 0
RImsinwt
Q C C 1i d t C 1I m s i n w t d t w I m c c o s w t w I m c s i n w t 2
5
正弦交流电路电流与电压的性质
• 纯L电路:
L d d ti w L Im c o sw t w L Im sin w t 2
3
电化学阻抗谱
• 电化学阻抗谱方法又是一种频率域的测量 方法,它以测量得到的频率范围很宽的阻 抗谱来研究电极系统,因而能比其他常规 的电化学方法得到更多的动力学信息及电 极界面结构的信息。
4
正弦交流电路电流与电压的性质
• 设激励(控制)信号为正弦交流电流:
i Imsinwt
• 对纯R电路: • 纯C电路:
• 当R,C,L组成串联电路时(通式):
msinwt
θ:电流与电压之间的相位差(相角) 纯R: 0 ,纯C: 2,纯L: 2
6
阻抗概念与表示方法
概念:正弦交流电可用矢量或复数表示,因 为欧姆定律普遍形式为:
阻抗的模:
iZ
Z R2 X2
阻抗的幅角:
tan 1 X
R
7
阻抗的表示方法
Z Z2 Z2
Z
RL 221Cd2
1(RLCd)2 Cd
lgZ1 2lg 1(R L C d)2 lglgC d
讨论:(1)高频区 li m 1 2lg 1(R LC d)2 lgR LC d

lg Z lgCd
与频率无关
l g Z 是一条平行于横轴 lg 的水平线。
23
lg Z
理想极化电极的电化学阻抗谱
17
稳定性性条件
• 对电极系统的扰动停止后,电极系统能否 回复到原先的状态,往往与电极系统的内 部结构亦即电极过程的动力学特征有关。 一般而言,对于一个可逆电极过程,稳定 性条件比较容易满足。电极系统在受到扰 动时,其内部结构所发生的变化不大,可 以在受到小振幅的扰动之后又回到原先的 状态。
18
稳定性性条件
Z
Rp
1 (RpCd )2
Z Rp2Cd 1 (RpCd )2
tanZ
Z
RpCd
RpCd
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Z Z
将此式代入 Z 中有:
Z 1(RZp)2
RpZ2 Z2 Z2
Z
32
溶液电阻可以忽略时电化学极化的电化学阻抗谱
Z3Z2ZRpZ2 Z2RpZZ20
两边同时加 ( R p ) 2 得:
2
Z2RpZ(R 2p)2Z2(R 2p)2
➢ 因为电极可等效为R、C网络组成的电化学等效电路, 所以交流阻抗法实质是研究RC电路在交流电作用下 的特点与应用。
2
电化学阻抗谱
• 阻抗测量原本是电学中研究线性电路网络 频率响应特性的一种方法,引用到研究电 极过程,成了电化学研究中的一种实验方 法。
• 由于以小振幅的电信号对体系扰动,一方 面可避免对体系产生大的影响,另一方面 也使得扰动与体系的响应之间近似呈线性 关系,这就使测量结果的数学处理变得简 单
Rl
13
电化学阻抗谱的基本条件
• 因果性条件:当用一个正弦波的电位信号对 电极系统进行扰动,因果性条件要求电极 系统只对该电位信号进行响应。
• 线性条件:当一个状态变量的变化足够小, 才能将电极过程速度的变化与该状态变量 的关系作线性近似处理。
• 稳定性条件:对电极系统的扰动停止后,电 极系统能回复到原先的状态,往往与电极 系统的内部结构亦即电极过程的动力学特 征有关。
33
溶液电阻可以忽略时电化学极化的电化学阻抗谱
• Bode图 1. lg Z lg 图
Z Z 2 Z 2 1 (R R p p 2 C d )2 2 1 ((R R p 2 C p C d d )2 )2 21 (R R p p C d )2
讨论: (1)低频区。
li m 0(RpCd)211lg Z lgRp
第四章 电化学阻抗谱技术与数据解析
1
电化学阻抗谱
➢ 以小幅度的正弦交流信号(I或Φ)作激励信号扰动 电解池,测量体系对扰动的跟随情况(即I~t或φ~t 曲线) ,也可直接测量电极阻抗随交流信号频率变 化,以此来研究电极系统的方法就是交流阻抗法 (AC Impedance),又称为电化学阻抗谱 (Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)。
21
Z
理想极化电极的电化学阻抗谱
• Nyquist图 Z 为一个常数RL,而 Z 随
f 而改变, 越大, Z 越小。因此,理想极化电
极电化学阻抗的复平面图 是一条与轴平行的直线, 直线与轴相交点的横坐标 等于RL。
22
lg Z
理想极化电极的电化学阻抗谱
• Bode图
1. lg Z lg 图
14
因果性条件
• 当用一个正弦波的电位信号对电极系统进 行扰动,因果性条件要求电极系统只对该 电位信号进行响应。这就要求控制电极过 程的电极电位以及其它状态变量都必须随 扰动信号——正弦波的电位波动而变化。 控制电极过程的状态变量则往往不止一个 ,有些状态变量对环境中其他因素的变化 又比较敏感,要满足因果性条件必须在阻 抗测量中十分注意对环境因素的控制。
虚部相等,即 ,所以 R L
1 Cd
1 RLC d
1
• 特征频率 * 的倒数 * 称为复合元件的时间常数
(time constant),用
表示,即
1
*
RLCd
• 特征频率可从图上求得,即所以等式的左边表
示高频端是一条水平线,右边表示低频端是一
条斜率为-1的直线,两直线的延长线的交点所对
应的频率就是(图6-9)。有了,就可以用式(
9
电解池等效电路分析
电解池等效电路的简化
1.实际测量体系中可忽略不计CAB、RA、RB
Cd
C’d
A
Rf
Rl
R‘f
B
10
电解池等效电路分析
2. 为突出研究电极界面阻抗,可采取措施以 略去辅助电极界面阻抗,即“辅”采用大 面积铂电极→大面积。相当于“辅”为短路
,所测得的实际等效电路阻抗只反映“研 ”界面阻抗与Rl :
15
线性条件
• 由于电极过程的动力学特点,电极过程速 度随状态变量的变化与状态变量之间一般 都不服从线性规律。只有当一个状态变量 的变化足够小,才能将电极过程速度的变 化与该状态变量的关系作线性近似处理。 故为了使在电极系统的阻抗测量中线性条 件得到满足,对体系的正弦波电位或正弦 波电流扰动信号的幅值必须很小,使得电 极过程速度随每个状态变量的变化都近似 地符合线性规律,才能保证电极系统对扰 动的响应信号与扰动信号之间近似地符合 线性条件。
A
B
11
电解池等效电路分析
3. 为研究溶液电阻,可进一步略去“研”界 面阻抗—也采用大面积铂黑电极(即电导
池),使“研”为短路:
A
Rl
B
12
电解池等效电路分析
4. 为研究双电层结构,“研”采用小面积理
想极化电极(如滴汞),则Zf→ ,视为断
路 低 XCd;频w:1C 加(d 入大>量>R局l)外,电则解主质要,阻使抗R变l减化少取,决且于用 Cd
Rp (1 jCd Rp 1 (RpCd )2
)
Z1(R RppCd)2j1 (RR p 2C pC dd)2
Z
1
Rp
(RpCd
)2
Z Rp2Cd 1 (RpCd )2
31
溶液电阻可以忽略时电化学极化的电化学阻抗谱
• Nyquist图
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